第二章 汽车电子控制系统的核心[基础资料]

1、汽车电子控制系统的核心,ECU的基本结构与功能 汽车电子系统设计 ECU的检测与评估 ECU功能的发展,1,苍松优选,核心ECU,ECUElectronic Control Unit是电子 控制系统的核心，软件则存储ECU中支配电子控制系统完成实时测控功能，包括各种数据采集、计算处理、输出控制、系统控制与自诊断等。,2,苍松优选,核心ECU,3,苍松优选,ECU的构成,A/D转换 输入处理电路 微处理器 输出电路 电源,A/D,输出处理,微处理器,电源电路,输入 处理,电源,数字 信号,模拟 信号,电磁阀,电机,指示灯,ECU,输入,输出,4,苍松优选,1.采样保持,A / D转换器,连续时间

2、信号,离散时间信号,5,苍松优选,经量化后的信号幅值均为的整数倍。,A / D转换器,方式一：只舍不入量化方式,0VvI1/8V 则量化为0=0V；,将连续的模拟电压近似成离散的量化电平,1/8VvI2/8V 则量化为1=1/8V；,7/8VvI1V 则量化为7=7/8V。,思考：最大量化误差为多少？,在量化过程中会产生误差，称为量化误差。,6,苍松优选,0VvI1/16V 则量化为0=0V；,A / D转换器,取两个离散电平中的相近值作为量化电平。,量化误差为1/2=1/16V,方式二：四舍五入量化方式,在实际的ADC中，大多采用舍入量化方式。,1/16VvI3/16V 则量化为1=1/8V

3、；,13/16VvI15/16V 则量化为7=7/8V。,7,苍松优选,输入处理电路,模拟信号转换成数字信号 数字信号（包括开关信号） 脉冲信号,输入处理电路,+12v,0v,+5v,0v,8,苍松优选,微处理器,CPU核,Clock, （程序）, （数据）,特殊功能,Timer/count A/D PWM OSD SIO Interrupt Display driver,地址总线,控制总线,数据总线,输入端口,输出端口,口,9,苍松优选,输出处理电路,微处理器,喷射信号,输出功率 驱动信号,喷射器,功率放大,10,苍松优选,输出处理电路,微处理器输出的信号往往被用作控制电磁阀的电流信号、指示

4、灯的开关信号、规定的周期脉冲信号、用于驱动步进电机的一系列固定周期的脉冲信号和用于比例控制的电压信号等。一方面由于这些信号功率小，另一方面由于汽车上执行机构的电源大多数是蓄电池，而微处理器所使用的是的电压，所以不能直接驱动执行机构，需要将微处理器的控制信号通过输出处理电路处理后再驱动执行机构。,11,苍松优选,电源电路,蓄电池电压,v,时间,发动机开始启动,启动结束,一般带有电池和内置电 源电路以保证微处理器及其接 口电路工作在的电压下。,12,苍松优选,汽车电子系统设计,汽车电子系统的总体设计 控制程序开发过程 控制程序流程 ECU抗干扰设计,13,苍松优选,汽车电子系统的总体设计,系统结构

5、综合描述,系统需求模型,系统结构模型,系统需求模型设计,系统结构模型设计,系统硬件设计,系统软件设计,系统集成设计,14,苍松优选,控制程序开发过程,开始,控制流程开始,编码,源程序,编辑,译码,检查,目标程序,模拟,检查,写入,实际系统调试,检查,封装,结束,15,苍松优选,控制程序流程,系统加电,初始化,转换,开关信号输入,发动机转速计算,喷射量计算,喷射输出,点火时间计算,点火信号输出,油门阀角度计算,油门阀角度输出,诊断处理,16,苍松优选,ECU抗干扰设计,干扰后果：信号错乱、程序失控、死机。 抗干扰设计： 1、硬件措施： （滤波电路、屏蔽、布线、接地） 2、软件措施： （数字滤波）

6、,17,苍松优选,ECU的检测与评估,汽车用ECU的工作环境 ECU的实验室检测 ECU在实际工作环境中的检测,18,苍松优选,汽车用ECU的工作环境,工作环境很大程度上决定汽车电子产品的工作性能和工作可靠性。 温度有高温、且变化激烈。 湿度潮湿、且导致腐蚀。 振动振动加速度可能高达20g。 电压波动大（发动机起动时）。 电磁干扰各种感性元件产生，通过线路或空间通路干扰。,19,苍松优选,ECU的实验室检测,有相应的检测标准 温度考核：1、操作温度考核（室温、低温、高温） 2、存储温度考核（温度特性、高温工作、高温搁置、低温工作、低温搁置、温度循环测试和热冲击测试等） 电磁干扰考核：包括线路干

7、扰和空间干扰考核 电压波动考核：发动机起动等情况。,20,苍松优选,ECU在实际工作环境中的检测,汽车电子产品的基本要求：高可靠性和耐用性 汽车电子实际使用在汽车上，必须进行接近实际情况的综合测试。 综合测试：以汽车作为一个整体进行测试，要在实验中模拟汽车行驶过程所能遇到的各种情况。,21,苍松优选,功能发展,汽车电子系统综合化 芯片高度集成化、专业化 现代理论的引入,22,苍松优选,汽车电子系统综合化,目前，电子产品几乎覆盖了整个汽车。随着汽车上实现相对独立功能的部件控制系统的数量增加，较多的、传感器和执行机构带来诸多困难。系统诊断和维护不便，故障多、不可靠。,23,苍松优选,？综合化,为了

8、使汽车各个控制系统的功能达到最优协调与匹配，减少传感器的使用数量，开始采用系统工程和机电一体化的设计方法，计算机网络技术，通过数据总线将各个联结在一起，产生了汽车综合电子控制系统。,24,苍松优选,？综合化！,由此可充分地利用车内空间和现有的电子控制功能，避免了控制功能的重复，简化了布线和安装，改善了故障诊断能力，同时提高了系统的可靠性和可维护性。,25,苍松优选,芯片高度专业化,半导体技术的发展 专业控制芯片,26,苍松优选,半导体技术的发展,1,1960,1970,1980,1990,2000,100,100000,1000000000,最小尺寸/ um,集成水平（每片元件数量）,DRAM发展,256M,64M,16M,晶体管,27,苍松优选,控制芯片系统,功能模块,CPU,RAM,ROM,功能模块,CPU,RAM,ROM,功能模块,CPU,RAM,ROM,功能模块,CPU,RAM,ROM,共享存储器,功能模块,CPU,RAM,ROM,动力传动